JP2020063931A - 車両点検装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２方向に移動する車両の外観検査を、コストの増加を抑制しつつ自動的に行なう技術を提供する。【解決手段】第１の速度計測手段、第２の速度計測手段、１次元センサ、および制御装置を備え、１次元センサが、移動する車両をその移動方向と交差する方向に沿って複数回測定し、測定結果に基づいて２次元以上の情報を含む点検情報を得る車両点検装置であり、点検情報は、車両が第１の方向に移動する場合と、第１の方向と逆向きの第２の方向に移動する場合の双方で取得可能で、第２の速度計測手段は第１の速度計測手段よりも高精度である。第２の速度計測手段で車両の速度情報が測定されず、かつ、第１の速度計測手段で車両の速度情報が測定される場合には、第１の速度計測手段の速度情報により１次元センサの測定タイミングを制御し、第２の速度計測手段で車両の速度情報が測定される場合には、第２の速度計測手段の速度情報で測定タイミングを制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の外観を検査する技術に関わる。

従来から装置の外観を種々のセンサで測定し、装置の維持管理に役立てようとする技術がある。

例えば、特許文献１には、複数のセンサを車両進行方向に対して直交する方向に一列に配置してなるラインカメラを用い、ラインカメラで車両底面を撮影することで、二次元センサ撮影で発生していた画面端の歪みをなくし、小型化も実現できるという技術が開示されている。

また、特許文献２には、入庫した車両を位置センサに基づき定位置に停止させ、カメラによって車両のバネを撮影し、バネの長さから調整用メンテナンスガイダンスを出力するという技術が開示されている。

特開２００９−１０９０６号公報 特開２００２−８７２５６号公報

鉄道車両の安全な運用を図るため、鉄道車両が車庫を出発した時点と、帰着した時点の外観検査を行って変化を検出し、例えば差分を抽出することにより、鉄道車両の外観の定点観測が可能となる。外観検査のためには、例えばラインカメラ（ラインセンサカメラ、ラインスキャンカメラ等ともいう）による写真撮影や、光切断法を用いる光切断カメラや、レーザ光による三次元計測法の利用が考えられる。

車両外観の定点観測の省力化を図るためには、鉄道車両が車庫を出発した時点と、帰着した時点に車両を停止させることなく、人手を介さずに検査が行なえることが理想的である。

ラインカメラによる撮像は、一列に配列されたセンサ（ラインセンサ）により画像を連続的に取得することで、所定の面の画像を得るという、スキャナーやコピー機と同じ原理の撮像方式である。ラインカメラは鮮明な２次元画像（２次元平面画像）を得るのに好適である。固定位置にあるラインセンサが一定間隔のタイミングで撮像する場合、車両が一定速度で移動していれば、画像を合成するだけで歪みの無い２次元画像が得られる。ただし、車両の速度が一定ではない場合には、画像が歪んでしまう。

このため、車両が移動している状態で撮影や計測を行なうためには、高精度な車両の移動速度の情報を得、ラインカメラによる撮像タイミングの制御、あるいは画像合成時の補正を行なう必要がある。この時、撮影結果の画像の歪みは、車両の移動速度の計測精度に依存する。

光切断カメラによる３次元計測は、ライン状のレーザ光を車両に照射し、その反射光から三角測量に基づいて被測定物の３次元形状（３次元立体像）を得ることができる。測定時にはライン状のレーザ光に対して、車両を相対的に移動させることで、車両全体の3次元形状を取得する。また、ライン状のレーザ光の代わりに、スポット状のレーザを一方向にスキャンしてもよい。光切断カメラを用いた撮影においても、ラインカメラと同様に、歪みの無い画像取得のためには撮影間隔を均一にする必要があり、車両の移動速度の情報が必要である。

本明細書等では、ラインカメラや光切断カメラ等、被測定物をその移動方向と交差する方向に沿って複数回測定し、測定結果に基づいて２次元以上の測定情報（２次元画像や３次元形状情報）を得るための撮像装置や検出装置を、「１次元センサ」と呼ぶことにする。１次元センサで得られる情報は厳密には１次元ではない場合があるが、その測定方向に着目した便宜的な名称である。また上記測定する方向（被測定物の移動方向と交差する方向）を「測定方向」と、１回の測定で測定した領域を「測定領域」と呼ぶことにする。以下の実施例では、１次元センサとしてラインカメラを例にして説明する。

物体の移動速度を高精度に測定する装置として、ドップラーレーザ（レーザドップラー速度計、ドップラーセンサ等ともいう）が知られている。ドップラーレーザは、測定物にレーザを照射し、測定物からの散乱光を検出する。散乱光は測定物の移動により発生するドップラー効果により周波数シフトした光となり、周波数シフト成分を信号処理することにより測定物の速度を高精度に算出する。

図８は、ドップラーレーザでラインカメラの撮影タイミングを制御する撮影装置の例を示した図である。

鉄道車両を進行方向に垂直方向（横方向）から見た模式図としている。説明の便宜を図るためのみの目的で、車両１４０の進行方向（一般に鉄道車両の長手方向）をｘ、地面に垂直方向をｚ、ｘとｚに垂直方向（一般に鉄道車両の幅方向）をｙとして座標系を定義しておく。この例では、測定面は車両の横面(xz面)であり、測定方向はｙ方向となる。

この構成では、高精度なドップラーレーザ１１０Ｌをラインカメラ１２０からｘ軸方向にズラして配置する。ドップラーレーザ１１０Ｌ，ラインカメラ１２０は、制御装置１３０で制御されている。この場合、ドップラーレーザ１１０Ｌは常時起動しておく。既に述べたように、鉄道車両が車庫を出発した時点と、帰着した時点の外観検査を行おうとする場合、ラインカメラ（１次元センサ）で撮像される車両は、車庫から出る方向と車庫に入る方向のいずれかに移動する。この時、ドップラーセンサ１１０Ｌで車両の速度を計測してから、ラインカメラ１２０の撮影タイミングを制御するため、車両１４０が通過する際には、ドップラーセンサ１１０Ｌで先に車両１４０の車速を計測し始め、その後しばらくしてから車両１４０がラインカメラ１２０上を通過するような位置関係にする。

しかし、この方式では、装置の両方向から列車が通過するため、例えば図８の通り車両１４０が右方向１５０Ｒに通過することを想定した配置とすると、左方向１５０Ｌに車両１４０が通過する場合には車両１４０がラインカメラ１２０上を先に通過してしまい、その場合は車両１４０の先頭部分の撮影が行えないという課題があった。

この課題の解決策の一つとして図１の装置構成例が考えられる。この構成では、高精度なドップラーレーザ１１０Ｌ，１１０Ｒをラインカメラ１２０の左右両側に配置する。

ドップラーレーザ１１０Ｌ，１１０Ｒ、ラインカメラ１２０は、制御装置１３０で制御されている。この場合ドップラーレーザ１１０Ｌ，１１０Ｒは常時起動しておく。

車両１４０が矢印１５０Ｒの方向に移動してくる場合には、ドップラーレーザ１１０Ｌで速度を計測し、速度信号によってラインカメラ１２０の撮像タイミングを制御する。車両１４０が矢印１５０Ｌの方向に移動してくる場合には、ドップラーレーザ１１０Ｒで速度を計測し、同様の処理を行なう。

図１のように構成すれば、車両通過時に左右いずれかのドップラーレーザ１１０で速度が計測できたら、ラインカメラ１２０の制御を行うことができるので、出庫時および入庫時双方の測定に対応できる。

しかし、この方式では、ドップラーレーザ１１０を２つ使用する必要がある。高精度のドップラーレーザは、高価なため装置コストが増加する。また、ドップラーレーザのレーザ出力は比較的大きいため、レーザを常時照射する場合は消費電力が大きくコストがかかる。

そこで本発明の目的は、２方向に移動する車両の外観検査のために、コストの増加を抑制しつつ、自動的に行いうる技術を提供することにある。

本発明の好ましい一側面は、第１の速度計測手段、第２の速度計測手段、１次元センサ、および制御装置を備え、１次元センサが、移動する車両をその移動方向と交差する方向に沿って複数回測定し、測定結果に基づいて２次元以上の情報を含む点検情報を得る車両点検装置である。この装置では、点検情報は、車両が第１の方向に移動する場合と、第１の方向と逆向きの第２の方向に移動する場合の双方で取得可能であり、第２の速度計測手段は第１の速度計測手段よりも高精度である。第２の速度計測手段で車両の速度情報が測定されず、かつ、第１の速度計測手段で車両の速度情報が測定される場合には、制御装置は、第１の速度計測手段で得た速度情報により１次元センサの測定タイミングを制御する第１の制御モードで制御する。第２の速度計測手段で車両の速度情報が測定される場合には、制御装置は、第２の速度計測手段で得た速度情報により１次元センサの測定タイミングを制御する第２の制御モードで制御する。

本発明の好ましい他の一側面は、第１の速度計測手段、第２の速度計測手段、および１次元センサを用い、１次元センサが、移動する車両をその移動方向と交差する方向に沿って複数回測定し、測定結果に基づいて２次元以上の情報を含む点検情報を得る車両点検方法である。点検情報は、車両が第１の方向に移動する場合と、第１の方向と逆向きの第２の方向に移動する場合の双方で取得可能である。また、第２の速度計測手段は第１の速度計測手段よりも高精度である。この方法は、第１の速度計測手段を起動し、第２の速度計測手段および１次元センサを起動しない状態におく第１のステップと、第１の速度計測手段が車両の速度を検出することを契機に、第２の速度計測手段および１次元センサを起動する第２のステップと、第１の速度計測手段で得た速度情報を記録するとともに、第１の速度計測手段で得た速度情報により１次元センサの測定タイミングを制御して測定を行なう、第１の制御モードを実行する第３のステップと、第２の速度計測手段が車両の速度を検出することを契機に、第１の速度計測手段で得た速度情報および第２の速度計測手段で得た速度情報を記録するとともに、第２の速度計測手段で得た速度情報により１次元センサの測定タイミングを制御して測定を行なう、第２の制御モードを実行する第４のステップと、を実行する。

さらに具体的な方法の例では、第１の制御モードおよび第２の制御モードで測定した測定結果に基づいて２次元以上の情報を含む点検情報である、２次元平面画像または３次元立体像の少なくとも一つを得る第５のステップを実行する。第５のステップでは、第１の制御モードおよび第２の制御モードで測定した、第１の速度計測手段で得た速度情報および第２の速度計測手段で得た速度情報を用いて、２次元平面画像または３次元立体像の少なくとも一つの、車両の移動方向の縮尺を補正する。特に第１の制御モードでの測定に基づく像を補正することが望ましい。

２方向に移動する車両の外観検査を、コストの増加を抑制しつつ車両全体に対して自動的に行ないうる技術を提供することができる。

ドップラーレーザをラインカメラの左右に配置した例を示す模式図。 第１の実施例の車両点検装置を説明する模式図。 車両点検装置の処理シーケンスを説明するフロー図。 制御装置が記録する撮像データのフォーマットの一例を示す表図。 合成した２次元画像の例を示すイメージ図。 低精度の速度計の速度信号とドップラーレーザの速度信号とをグラフ化した概念図。 第２の実施例の車両点検装置を説明する模式図。 ドップラーレーザとラインカメラを配置した撮影装置の模式図。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。

本明細書では、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、重複する説明は省略することがある。

同一あるいは同様な機能を有する要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、複数の要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。

本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数、順序、もしくはその内容を限定するものではない。また、構成要素の識別のための番号は文脈毎に用いられ、一つの文脈で用いた番号が、他の文脈で必ずしも同一の構成を示すとは限らない。また、ある番号で識別された構成要素が、他の番号で識別された構成要素の機能を兼ねることを妨げるものではない。

図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

本明細書において単数形で表される構成要素は、特段文脈で明らかに示されない限り、複数形を含むものとする。

以下で詳細に説明する実施例では、高精度な速度センサ前を車両が通過するまでラインカメラ制御に必要な車両速度を計測できないため、車両先頭部分はラインカメラ制御ができないという課題を低コストで克服し、速度計で計測した車両の移動速度に応じてカメラの撮像タイミングを制御し均一な写真を撮影する例を提案する。実施例の技術により、自動検査に必要な均一な２次元画像が得られる。

図２は、第１の実施例の車両点検装置を説明する模式図である。説明の便宜を図るためのみの目的で、車両１４０の進行方向（一般に鉄道車両の長手方向）をｘ、地面に垂直方向をｚ、ｘとｚに垂直方向（一般に鉄道車両の幅方向）をｙとして座標系を定義しておく。本図は、車両１４０をｚ方向から見た模式図としている。

本実施例の車両点検装置１００は、高精度なドップラーレーザ１１０を一つだけ用い、進行方向の両側に低精度な速度計２１０Ｌ，２１０Ｒを配置している。ドップラーレーザ１１０、低精度な速度計２１０Ｌ，２１０Ｒ、ラインカメラ１２０は、制御装置１３０で制御されている。ラインカメラ１２０による撮像方向（測定方向）は、車両の進行方向（移動方向）であるｘ方向に交差し、この例ではｙ方向となる。車両１４０のｙ方向に細長く分割された領域（測定領域）のイメージが、ラインカメラのラインセンサによる１回の撮像で取得されることになる。

制御装置１３０は、処理装置、記憶装置、入力装置、および出力装置を備える、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を用いることができる。この場合、実施例で説明する各種の処理は、記憶装置に格納されたソフトウェアを処理装置が実行することで実現される。制御装置の構成は、単体のコンピュータで構成してもよいし、あるいは、入力装置、出力装置、処理装置、記憶装置の任意の部分が、ネットワークで接続された他のコンピュータで構成されてもよい。また、ソフトウェアで構成した機能と同等の機能は、FPGA（Field Programmable Gate Array）、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウエアでも実現できる。

低精度な速度計２１０の例としては、超音波ドップラー速度計がある。超音波ドップラー速度計の測定原理は、ドップラーレーザと同様にドップラー効果を用いるが、使用する波が超音波となる。超音波は光に比べ波長が長く、減衰が大きく、測定値に温度や気圧の影響がある等により、精度はドップラーレーザに比べて劣るが比較的安価な装置である。超音波ドップラー速度計は、ドップラーレーザに比べて常時動作させても運用コストが比較的安い。

図３は、車両点検装置１００の処理シーケンスを説明するフロー図である。最初、制御装置１３０の制御により、低精度な速度計２１０Ｌ，２１０Ｒを常時起動しておく。一方、ドップラーレーザ１１０は、制御装置１３０からの指示があるまではレーザを放射しない状態（停止あるいはスタンバイ状態）である（ステップＳ３０１）。精度の点からは、スタンバイ（ウォームアップ）状態が好ましい。また、ラインカメラ１２０もオフ状態しておく。

車両１４０が図２の矢印１５０Ｒの方向に移動してくる場合には、最初に低精度な速度計２１０Ｌの測定可能範囲に進入し、これが速度を検出する（ステップＳ３０２）。検出した速度信号は、制御装置１３０に送られる。また、このとき低精度な速度計２１０Ｌ，２１０Ｒのいずれが速度信号を検出したかを識別することにより、制御装置１３０は車両の進行方向を判別する。

制御装置１３０は、低精度な速度計２１０Ｌの速度検出を契機にして、ドップラーレーザ１１０とラインカメラ１２０を起動する（ステップＳ３０３）。これにより、ドップラーレーザ１１０はレーザの放射を開始する。

その後、車両点検装置１００は、制御装置１３０の制御により「制御モード１」で動作する。制御モード１では、低精度な速度計２１０の速度信号を記録する。また、低精度な速度計２１０の速度信号に基づいて、ラインカメラ１２０の撮像タイミング（例えばスキャンレート）を制御し、車両１４０の撮像を行なう（ステップＳ３０４）。撮像箇所は車両１４０の任意の部分を選択できるが、例えば、車両の底面を撮像する。ラインカメラ１２０が撮像した撮像データは、制御装置１３０に送られ、記憶装置に保存される。

公知であるが、ラインカメラで撮像した対象物の移動方向分解能は、対象物の移動速度とラインセンサの最短スキャン周期に依存する。よって、ラインカメラを使用して２次元の画像を得るためには、車両の移動速度に応じて、スキャンレート（１ライン当たりの撮像にかかる時間）を調整する必要がある。本実施例では、制御モード１においては、低精度な速度計２１０の速度信号に基づいて、ラインカメラ１２０の撮像タイミングが制御されている。

車両１４０がドップラーレーザ１１０の測定可能範囲まで到達すると、ドップラーレーザ１１０が速度の検出を開始する（ステップＳ３０５）。ドップラーレーザ１１０が検出した速度信号は、制御装置１３０に送られる。

制御装置１３０は、ドップラーレーザ１１０の速度検出をトリガーにして、制御モード１から「制御モード２」に切り替える。制御モード２では、低精度な速度計２１０の速度信号およびドップラーレーザ１１０の速度信号を記録する。また、ドップラーレーザ１１０の速度信号に基づいて、ラインカメラ１２０の撮像タイミングを制御し、車両の撮像を行なう（ステップＳ３０６）。ラインカメラ１２０が撮像した撮像データは、制御装置１３０に送られ、記憶装置に保存される。なお、ドップラーレーザ１１０の速度検出直後に制御モードを切り替えるのではなく、所定時間を置いてから切り替えて、ドップラーレーザ１１０が安定して測定できるようにしてもよい。

車両１４０全体の画像を撮影し終わると、撮像した画像の合成処理を行なう（ステップＳ３０７：後に別途説明する）。撮影が終了するかどうかは、車両が通過すると低精度な速度計２１０の速度信号あるいはドップラーレーザ１１０の速度信号が無くなることにより判定できる。

以上の説明は、車両１４０が矢印１５０Rの方向に移動してくる場合であるが、車両１４０が矢印１５０Lの方向に移動してくる場合には、低精度な速度計２１０Ｌの代わりに低精度な速度計２１０Ｒが動作することで、上記と同様の処理を行なう。

以上の構成によれば、ドップラーレーザ１１０が車両１４０の速度を測定できない期間は、代わりに低精度な速度計２１０が車両の速度を測定し、ラインカメラ１２０の撮像タイミングを制御する。したがって、高価なドップラーレーザ１１０は１つだけで済み、また、ドップラーレーザ１１０のレーザ光は必要な期間のみ放射されるので、消費電力を低減できる。

なお、既述のように、速度信号によってラインカメラの撮像タイミングを制御する代わりに、ラインカメラの撮像タイミングは一定としておき、撮像データと撮像時点の速度信号を関連付け、画像を合成する際の処理で対応することもできる。ただし、後者の手法では、想定される最大の速度に対応して撮像タイミングを設定しなければ、必要な分解能が得られない可能性がある。そのため、撮像のための消費電力や、撮像した画像を蓄積するための記憶容量のコストが増加する。本実施例では、速度信号によってラインカメラの撮像タイミングを制御する手法で説明を行なう。

図４は、制御装置１３０が記録する撮像データのフォーマットの一例である。識別情報４０１、制御フラグ４０２、撮像データ（データ本体あるいはそれを指定するアドレス）４０３、速度信号を取得した低精度の速度計の識別情報４０４、低精度の速度計からの速度信号４０５、ドップラーレーザからの速度信号４０６等の項目を含む。これに加え他の情報を追加しても良い。

撮像データ４０３は、ラインカメラで撮像された１ラインデータずつ、識別情報４０１を付して格納される。識別情報の代わりに、あるいはこれに付加して、撮像時間を記録しても良い。

制御フラグ４０２は、撮像データ４０３が、低精度の速度計２１０の速度情報で制御されたラインカメラで撮像されたか（すなわち制御モード１によるデータ）、あるいは、ドップラーレーザ１１０の速度情報で制御されたラインカメラで撮像されたか（すなわち制御モード２によるデータ）、の区別を示す。

速度信号４０５は低精度の速度計２１０で得られた速度信号であり、速度信号４０６はドップラーレーザ１１０で得られた速度信号である。低精度の速度計２１０は２つあるため、どちらの速度計かを示すための、低精度の速度計の識別情報４０４を付加している。識別情報４０４は、例えば右側（Ｒ）か左側（Ｌ）かの区別を示す。この情報に基づいて車両の進行方向を判別することができる。車両の進行方向は、２次元画像を合成する際に、測定領域の測定データをどちらの方向に繋げるか判定するため用いる。

図３で説明したように、最初は低精度の速度計２１０だけが動作し、ドップラーレーザ１１０は動作していないので、ＩＤ００１とＩＤ００２のデータでは、ドップラーレーザからの速度信号４０６は「ｎ／ａ（該当なし）」となっている。そして、ドップラーレーザからの速度信号４０６は「ｎ／ａ（該当なし）」の間は、ラインカメラ１２０は低精度の速度計２１０の速度信号で制御されるので、制御フラグ４０２は低精度を示す「Ｌｏｗ」であり、ドップラーレーザ１１０起動後は高精度を示す「Ｈｉｇｈ」になっている。

次に、撮像した画像の合成処理（ステップＳ３０７）について説明する。車両１４０の速度が正確に検出されていれば、その速度情報で撮像タイミングを制御されたラインカメラ１２０で撮像した１ラインデータ（測定領域の測定データ）を合成する（つなぎ合わせる）ことで、正確な２次元画像が再現できる。

しかしながら、低精度の速度計２１０による速度信号はドップラーレーザ１１０の速度信号より精度が低いため、図４に示したように、両者の値が異なる場合がある。

図５に合成した２次元画像の例を示す。この画像は車両１４０の横側を撮像した状況をイメージしている。図５（ａ）は、図４の１ラインデータ（撮像データ４０３）をそのまま合成した２次元画像５１０を示している。ここで、領域５０１は、ラインカメラが低精度の速度計２１０の速度信号で制御されていた「制御モード１」で撮像された領域である。この領域では、１ラインデータには、低精度を示す「Ｌｏｗ」が制御フラグ４０２として付されている。また、領域５０２は、ラインカメラが高精度のドップラーレーザ１１０の速度信号で制御されていた「制御モード２」で撮像された領域である。この領域では、１ラインデータには、高精度を示す「Ｈｉｇｈ」が制御フラグ４０２として付されている。

被写体（車両）の移動速度とカメラのスキャンレートが整合していない場合、２次元画像は実物より伸びたり、縮んだりしてしまう。スキャンレートが早いとスキャン間隔が狭くなり、隣合うラインに同じ部分が含まれた画像が撮像されるため、伸びた２次元画像になる。スキャンレートが遅いとスキャン間隔が広くなり、撮影されない部分が出てくるため、逆に縮んだ２次元画像になる。

図５（ａ）に示した例では、低精度の速度計２１０の速度信号が実際の車両の移動速度よりも遅かったため、低精度の速度計２１０の速度信号は推定したスキャンレートが遅くなり領域５０１では縮んだ２次元画像になっている。なお、図５（ａ）に示した例では、低精度の速度計２１０が実際よりも遅い速度を計測した場合を記載したが、低精度の速度計２１０の計測精度は低いため、実際の数値よりも早い速度が計測される場合も考えられる。

図６は、低精度の速度計２１０の速度信号とドップラーレーザ１１０の速度信号とを、グラフ化した概念図である。縦軸が速度（ｍ／秒）、横軸が時間（秒）である。低精度の速度計２１０の速度信号である点線６０１と、ドップラーレーザ１１０の速度信号である実線６０２は、図４の低精度の速度計からの速度信号４０５と、ドップラーレーザからの速度信号４０６をプロットしたものに対応する。

ここで、縦線６０３のタイミングで制御モード１と制御モード２が切り替わることになり、制御モード１で取得された画像が図５（ａ）の領域５０１、制御モード２で取得された画像が領域５０２に相当する。上述のように領域５０１の２次元画像は歪んでいる。

そこで、制御モード１および制御モード２における低精度の速度計からの速度信号４０５（図６の点線６０１）と、制御モード２におけるドップラーレーザからの速度信号４０６（図６の実線６０２）を用いて、制御モード１におけるドップラーレーザからの速度信号（図６の一点鎖線６０４）を推定する。推定方法は種々考えられるが、一般的には、低精度の速度計からの速度信号を時間の関数ｖ１（ｔ）、ドップラーレーザからの速度信号時間の関数ｖ２（ｔ）としたとき、制御モード２で得た速度情報から両者の関係「ｖ２（ｔ）＝ｆ（ｖ１（ｔ））」を導出し、関数ｆに制御モード１で得たｖ１（ｔ）を代入して、ドップラーレーザからの速度信号ｖ２（ｔ）を計算すればよい。

推定方法の一例としては、ｆ（ｖ１（ｔ））＝α×ｖ１（ｔ）として補正値αを定義し、制御モード２における低精度の速度信号４０５と、制御モード２におけるドップラーレーザからの高精度の速度信号４０６の値からα＝ｖ２（ｔ）／ｖ１（ｔ）を計算することで補正値αの値を求め、制御モード１における低精度の速度信号４０５からｖ２（ｔ）＝α×ｖ１（ｔ）としてｖ２（ｔ）を推定する方法がある。

また、別の推定方法の一例としては制御モード１の場合の速度ｖ２（ｔ）は、制御モード１から制御モード２に切り替わったタイミングのドップラーレーザからの高精度の速度信号４０６の値として推定する方法がある。

推定したドップラーレーザからの速度信号を真の車両の速度として、図５（ａ）の領域５０１の走行方向（ｘ方向）の縮尺を補正すると、より正確な２次元画像５２０として図５（ｂ）が得られる。上記の例では、２次元平面画像の補正例であるが、３次元立体像でも同様に車体の移動方向（ｘ方向）の縮尺を補正することができる。

なお、低精度の速度計２１０からの速度信号４０５が実際の速度より遅い場合には、スキャンレートが遅くなり、補正後の画像の分解能が下がる可能性がある。よって、低精度の速度計の測定誤差は、速度が大きいほうにシフトするよう調整を行なうことが望ましい。具体的な調整例としては、ドップラーレーザ１１０からの速度信号より低精度の速度計２１０の速度信号が大きくなるように設定しておくのが良い。

以上説明した実施例によれば、速度検出器として高価なドップラーレーザを複数用いる必要がなく、また、ドップラーレーザを常時起動させておく必要もなく、ラインカメラを用いて高精度な２次元画像を画像の欠けなく得ることができる。２次元画像は、制御装置１３０の記憶装置に記憶したり、出力装置である画像モニタに表示したりすることができ、ユーザはそれを使用して点検作業を行なうことが可能となる。あるいは人工知能（ＡＩ）などを用いて、画像データをチェックすることも可能である。

ラインカメラ以外でも、測定物の移動方向に垂直な方向に１ラインデータを取得し、それを合成して３次元形状情報を得る、光切断カメラやレーザ光による三次元計測にも同様に適用が可能である。

なお、本実施例では、低精度な速度計２１０を用いる例を説明しているが、これは速度測定可能であれば良く、その測定手段は問わない。

例えば間隔Lで設置した車両センサが車両検知するときの時間差Δｔを用い、ｖ＝Ｌ／Δｔの式に基づいて速度ｖを算出する速度計測手段などでもよい。あるいは、機械式の速度計や磁気センサを利用して車両の回転軸の回転数を検知してもよい。あるいは、車両自体が備える速度計からの信号を利用するものであってよい。

図７に他の実施例を示す。この実施例は、図２に示した実施例１から低精度の速度計２１０を一つ省略したものに相当する。車両１４０が矢印１５０Ｒの方向に移動する場合の処理は、実施例１と同じである。

逆に、車両１４０が矢印１５０Ｌの方向に移動する場合は、そちらの側に低精度の速度計２１０がないため、ラインカメラ１２０の手前にはドップラーレーザ１１０を配置する。ドップラーレーザ１１０は常時起動させておき、車両１４０が矢印１５０Ｌの方向に移動する場合は、最初から「制御モード２」で動作させることで、高精度の２次元画像を取得する。

したがって、制御装置１３０は、初期状態では低精度の速度計２１０およびドップラーレーザ１１０の両方を起動しておくとともに、ラインカメラ１２０は起動しないでおく。そして、低精度の速度計２１０またはドップラーレーザ１１０で車両１４０の速度情報が測定されることを契機に、ラインカメラ１２０を起動する。

実施例２では、ドップラーレーザ１１０を常時起動する必要があるが、１つの配置で済む点は実施例１と同様の効果である。また、実施例２では低精度の速度計２１０も１つで済むので、コスト削減効果がある。また、別途車両１４０の進入のみ検知する光センサ等をドップラーレーザ１１０の前方（ｘ軸右方向）に配置しておき、光センサからの信号でドップラーレーザ１１０を起動するように構成すれば、ドップラーレーザ１１０を常時起動させないこともできる。

車両点検装置１００、ドップラーレーザ１１０、ラインカメラ１２０、制御装置１３０、車両１４０、低精度な速度計２１０

Claims (15)

1. 第１の速度計測手段、第２の速度計測手段、１次元センサ、および制御装置を備え、前記１次元センサが、移動する車両をその移動方向と交差する方向に沿って複数回測定し、測定結果に基づいて２次元以上の情報を含む点検情報を得る車両点検装置であって、
   前記点検情報は、前記車両が第１の方向に移動する場合と、前記第１の方向と逆向きの第２の方向に移動する場合の双方で取得可能であり、
   前記第２の速度計測手段は前記第１の速度計測手段よりも高精度であり、
   前記第２の速度計測手段で車両の速度情報が測定されず、かつ、前記第１の速度計測手段で車両の速度情報が測定される場合には、前記制御装置は、前記第１の速度計測手段で得た速度情報により前記１次元センサの測定タイミングを制御する第１の制御モードで制御し、
   前記第２の速度計測手段で車両の速度情報が測定される場合には、前記制御装置は、前記第２の速度計測手段で得た速度情報により前記１次元センサの測定タイミングを制御する第２の制御モードで制御する、
   車両点検装置。
2. 前記第１の速度計測手段を２つ備え、
   前記第１の速度計測手段は、前記車両の移動方向に沿って、前記第２の速度計測手段および前記１次元センサの両側に配置されている、
   請求項１記載の車両点検装置。
3. 前記制御装置は、
   初期状態では前記第１の速度計測手段を起動しておくとともに、前記第２の速度計測手段および前記１次元センサは起動せず、
   前記第１の速度計測手段で車両の速度情報が測定されることを契機に、前記第２の速度計測手段と前記１次元センサを起動する、
   請求項２記載の車両点検装置。
4. 前記第１の速度計測手段を１つのみ備え、
   前記第１の速度計測手段および前記第２の速度計測手段は、前記車両の移動方向に沿って、前記１次元センサの両側に配置されている、
   請求項１記載の車両点検装置。
5. 前記制御装置は、
   初期状態では前記第１の速度計測手段および前記第２の速度計測手段を起動しておくとともに、前記１次元センサは起動せず、
   前記第１の速度計測手段または前記第２の速度計測手段で車両の速度情報が測定されることを契機に、前記１次元センサを起動する、
   請求項４記載の車両点検装置。
6. 前記制御装置は、
   前記１次元センサが測定した前記測定結果が、前記第１の速度計測手段で得た速度情報で測定タイミングが制御されたか、あるいは、前記第２の速度計測手段で得た速度情報で測定タイミングが制御されたかを記録する、
   請求項１記載の車両点検装置。
7. 前記制御装置は、
   前記第１の制御モードの間の前記測定結果に基づいて前記点検情報を得る際に、補正処理を行なう、
   請求項６記載の車両点検装置。
8. 前記制御装置は、
   前記第１の速度計測手段で得た速度情報および前記第２の速度計測手段で得た速度情報を、速度記録として記録しておき、
   前記第１の制御モードの間の車両の速度を、前記速度記録に基づいて推定し、
   推定された車両の速度を用いて前記補正処理を行なう、
   請求項７記載の車両点検装置。
9. 前記点検情報は、２次元平面画像または３次元立体像の少なくとも一つであり、
   前記補正処理では、２次元平面画像または３次元立体像の少なくとも一つの、前記車両の移動方向の縮尺を補正する、
   請求項８記載の車両点検装置。
10. 前記１次元センサは、ラインカメラまたは光切断カメラの少なくとも一つである、
    請求項１または請求項９に記載の車両点検装置。
11. 前記第２の速度計測手段はドップラーレーザである、
    請求項１記載の車両点検装置。
12. 前記第１の速度計測手段で得た速度情報は、前記第２の速度計測手段で得た速度情報より、大きな速度を示すように調整されている、
    請求項１記載の車両点検装置。
13. 前記制御装置は、
    前記第１の速度計測手段で得た速度情報に基づいて、前記車両が前記第１の方向に移動しているか前記第２の方向に移動しているかを判別する、
    請求項１記載の車両点検装置。
14. 第１の速度計測手段、第２の速度計測手段、および１次元センサを用い、前記１次元センサが、移動する車両をその移動方向と交差する方向に沿って複数回測定し、測定結果に基づいて２次元以上の情報を含む点検情報を得る車両点検方法であって、
    前記点検情報は、前記車両が第１の方向に移動する場合と、前記第１の方向と逆向きの第２の方向に移動する場合の双方で取得可能であり、
    前記第２の速度計測手段は前記第１の速度計測手段よりも高精度であり、
    前記第１の速度計測手段を起動し、前記第２の速度計測手段および前記１次元センサを起動しない状態におく第１のステップと、
    前記第１の速度計測手段が前記車両の速度を検出することを契機に、前記第２の速度計測手段および前記１次元センサを起動する第２のステップと、
    前記第１の速度計測手段で得た速度情報を記録するとともに、前記第１の速度計測手段で得た速度情報により前記１次元センサの測定タイミングを制御して測定を行なう、第１の制御モードを実行する第３のステップと、
    前記第２の速度計測手段が前記車両の速度を検出することを契機に、前記第１の速度計測手段で得た速度情報および前記第２の速度計測手段で得た速度情報を記録するとともに、前記第２の速度計測手段で得た速度情報により前記１次元センサの測定タイミングを制御して測定を行なう、第２の制御モードを実行する第４のステップと、
    を実行する車両点検方法。
15. 前記第１の制御モードおよび前記第２の制御モードで測定した測定結果に基づいて２次元以上の情報を含む点検情報である、２次元平面画像または３次元立体像の少なくとも一つを得る第５のステップを実行し、
    前記第５のステップでは、
    前記第１の制御モードおよび前記第２の制御モードで測定した、前記第１の速度計測手段で得た速度情報および前記第２の速度計測手段で得た速度情報を用いて、前記２次元平面画像または３次元立体像の少なくとも一つの、前記車両の移動方向の縮尺を補正する、
    請求項１４記載の車両点検方法。

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